第五章 吸收
5-1 选择吸收剂时,应从哪几个方面考虑?
答:(1) 溶解度 吸收剂对溶质组分的溶解度越大,则传质推动力越大,吸收速率越快,且吸收剂的耗用量越少。
(2) 选择性 吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度,而对混合气体中的其它组分溶解度甚微,否则不能实现有效的分离。
(3) 挥发度 在吸收过程中,吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下,吸收剂的蒸汽压要低,即挥发度要小,以减少吸收剂的损失量。
(4) 粘度 吸收剂在操作温度下的粘度越低,其在塔内的流动阻力越小,扩散系数越大,这有助于传质速率的提高。
(5) 其它 所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得,且化学性质稳定。
5-2 对于物理吸附,在一定温度下,如何判断气体在水中的溶解的难与易? 答:溶液浓度相同时,难溶气体在溶液上方的平衡分压大。 5-3 亨利定律中的E、H、m三者与温度、压力有什么关系?
*答:由p*A?Ex;y?mx; pA??ScA 可得E?mp? HHMS5-4 气液相平衡关系中,(1)若温度升高,亨利常数将如何变化?(2)在一定温度下,气相总压升高,
相平衡常数m如何变化?若气相组成y为一定值,总压升高,液相x将如何变化? 答:(1)温度升高,亨利常数增加 (2)总压增加,m减小;x增加
5-5 若溶质分压为p的气体混合物与溶质浓度为c的溶液接触,如何判断溶质是从气相向液向传递还是从液向向气相传递? 答:根据公式pA与
*cAc*的关系来判断,如果pA>A,从气相向液相传递 HH5-6 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系?液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系?
答:气体分子扩散系数与温度的1.5次方成正比,总压力成反比;液体的扩散系数与温度成正比,与粘度成反比。
5-7 何谓对流传质的有效膜理论?如何根据有效膜理论写出传质速率方程式?
答:单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内,膜层内的传质形式仅为分子扩散。有效膜厚zG由层流内层浓度梯度线延长线与流体主体浓度线相交于一点E,则厚度zG为E到相界面的垂直距离。 5-8 何谓两相间传质的双膜理论?其基本论点是什么? 答:(1)气液两相存在一个稳定的相界面,界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流,A以分子扩散方式通过气膜和液膜。(2)相界面处两相达平衡,无扩散阻力。(3)有效膜以外主体中,充分湍动,溶质主要以涡流扩散的形式传质。 5-9 在稳态传质过程中,若气液相平衡关系符合亨利定律,如何应用双膜理论推导出总传质速率方程式?气相总传质系数KY(或液相总传质系数KX)与气膜传质系数ky及液膜传质系数kx有何关系?
*答:气相传质速率方程NA?KY(Y?Y),Y?mX?b
*
5-10在气液两相传质过程,什么情况下属于气膜阻力控制,什么情况下属于液膜阻力控制?
1m1? ? KYkXkY答:当kX??kY时属于气膜阻力控制;当kX??kY时属于液膜阻力控制
5-11 在逆流操作的吸收塔中,当进塔气体组成Y1及进塔液体组成X2已定,最小液气比?吸收率?有何关系? 答:由??L??与溶质的?G?minY1?Y2?L??L???m?可知,??与吸收率?成正比。 ??G?minY1/m?G?min5-12 传质单元数与传质推动力有何关系?传质单元高度与传质阻力有何关系?
答:传质推动力越小,则意味着过程的难度越大,此时所需的传质单元数也就越大。
传质阻力越大,填料层有效比表面越小,则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。 5-13 气相传质单元高度与气相总压力p有何关系?液相传质单元高度与液相总浓度c有何关系? 答:
5-14 吸收因数?L/mG?的大小对气相总传质单元数NOG有何影响?如何说明其原因? 5-15 吸收率?对NOG有何影响?
5-16 在NOG一定的条件下,若L、G、温度t、总压p、吸收剂进口组成X1等改变,对混合气的出口组成Y2有何影响? 答:
第六章 蒸馏
6-1 何谓拉乌尔定律?
答:溶液中溶剂A的蒸汽分压等于纯溶剂的蒸气压与其液相组成的乘积。 6-2 何谓理想溶液?
答:在全部范围内符合拉乌尔定律的溶液 6-3 在一定总压p下,理想溶液的气液两相达到平衡时,液相组成x与平衡温度的关系式如何表示?气相组成y与平衡温度的关系式如何表示?
000p?pBpAp?pB答:x?0;y? 000ppA?pBpA?pB6-4何为泡点、露点?对于一定的压力与组成,二者大小关系如何?
答:冷液恒压加热,溶液开始沸腾起泡的温度称为泡点;过热蒸汽恒压冷却,开始冷凝而析出像露珠似的液滴对应的温度称为露点。露点高于泡点。
6-5 双组分理想溶液的气液两相达到平衡时,若已知平衡温度t与液相组成x,如何计算气相组成y?反之,若已知总压p与气相组成y,如何计算平衡温度t与液相组成x?
0pAxpy答:y?0; x?00pApAx?pB?1?x?6-6 双组分理想溶液的相对挥发度?如何计算??与什么因素有关??的大小对两组分的分离有何影
响?
0pA答:??0;与组分种类、系统总压有关;?数值越大,两组分就越容易分离。
pB6-7 如何应用平均相对挥发度?表示平衡条件下的液相组成x与气相组成y之间的关系? 答:y??xy,x?
1????1?x?????1?y6-8 在一定的总压p下,双组分理想溶液的平均相对挥发度是如何计算的?
答:取最低温度的?值与最高温度的?值之几何平均值。 6-9 相对挥发度?=1时,用普通精馏是否能分离混合物? 答:不能
6-10 何谓非理想溶液?在什么条件下出现最低恒沸点或最高恒沸点? 答:各组分的蒸气压不服从拉乌尔定律;
当组分蒸气压对拉乌尔定律有最大正偏差时,出现最低恒沸点。 6-11 平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同?
答:简单蒸馏过程为不稳定过程。平衡蒸馏为稳定连续过程,生产能力大。 6-12 精馏塔的塔顶液相回流及塔底的气相回流对溶液的精馏起什么作用? 答:提供系统所需的热量和冷量;改变产品的组分浓度。
6-13 在板式精馏塔的塔板上,气液两相是怎样进行传热、传质的?
答:在板式精馏塔的塔板上,从上面板下来的液体与从下面板上来的气体在该板上接触,气相温度高于液相温度,气相发生部分冷凝,把热量传递给液相,使液相部分气化。难挥发组分B从气相向液相传递。 6-14 何谓理论板?实际塔板上汽液两相传质情况与理论板有何不同?
答:使气液两相达到平衡状态的塔板称为一块理论板。实际塔板的分离程度要比理论板小。
6-15 精馏塔一般有精馏段与提馏段,他们的作用有什么不同?
答:精馏段得到含轻组分较多的产品,提馏段得到含重组分较多的产品。 6-16 上下相邻两层塔板的温度、液相组成与气相组成有何不同? 答:上板的温度低于下面板;液相和气相组成高于下面板。
6-17 精馏塔中气相组成、液相组成及温度沿塔高是如何变化的? 答:精馏塔中气相组成、液相组成下降;温度升高。 6-18
DxF?xWWxD?xFDxF?xW,,这3个物料衡算式中,各流量的摩尔比与各组成???FxD?xWWxD?xFFxD?xW的差值之比有什么规律?如何记忆?
答:等于另外两个物料组成浓度差之比。
6-19 当进料流量F及组成xF一定时,若馏出液流量D增多而釜液流量W减少时,馏出液的组成xW及釜液xD的组成将如何变化? 答:由
DxF?xW可知,xW增加,xD减少。 ?FxD?xWD一定时,若xF增大,将如何变化?xD及xW将如何变化? W6-20 当
答:由
DxF?xW可知,xW增加,xD增加。 ?WxD?xF6-21 何谓恒摩尔流量的假设?其成立的条件是什么?在精馏塔计算中有何意义?
答:(1)恒摩尔汽流恒摩尔汽流是指在精馏塔内,从精馏段或提馏段每层塔板上升的汽相摩尔流量
各自相等,但两段上升的汽相摩尔流量不一定相等。
即精馏段 提馏段
(2)恒摩尔液流恒摩尔液流是指在精馏塔内,从精馏段或提馏段每层塔板下降的液相摩尔流量分别相等,但两段下降的液相摩尔流量不一定相等。
即精馏段 提馏段
6-22 精馏塔的进料状态有几种?他们对精馏段及提馏段的下降液体流量及上升蒸汽流量有什么影响? 答:有五种:冷液进料;饱和液体(泡点)进料;汽液混合物进料;饱和蒸汽(露点)进料;过热蒸汽进料。
6-23 何谓进料状态参数?不同的进料热状态的q值有何不同?如何计算?
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